Точностного движения

Как уже говорилось, общей двигательной задачей максимально быстрого точностного движения является выполнение его за минимальное время и достижение высокой точности движения. Однако, так как первая задача произвольна, внешние условия позволяют выполнить его точно в ущерб быстроте. В том случае, когда максимально быстрое точностное движение выполняется медленно (на начальных стадиях освоения), его фазовая структура мало отличается от структуры медленного точностного движения, разница лишь в том, что, во-первых, выраженность фиксации изменяется с увеличением скорости движения, во-вторых, при медленном выполнении максимально быстрого точностного движения фаза доставки не может быть завершена замыканием кинематической цепи.

Рассмотрим возможное логическое деление максимально быстрого движения, если оно выполняется в короткие промежутки времени. Максимально быстрое точностное движение имеет как минимум три принципиальных отличия от быстрого точностного движения. Во-первых, у быстрого точностного движения задачей фазы реализации является достижение оптимальной (но часто более высокой, чем в максимально быстром точностном движении) скорости в одной точке – точке выпуска снаряда. При этом фаза доставки достаточно длительна, и движение управляется центрально. У максимально быстрого точностного движения одной из двигательных задач является выполнение всего движения за минимальное время, т.е. достижение максимальной средней скорости. Это условие делает нецелесообразным выполнение предварительных движений, способствующих накоплению энергии, подключение больших частей тела с целью последующего переноса энергии на менее массивную рабочую часть, ведущих к увеличению времени всего движения, а также значительно затрудняет центральный контроль даже на ранних стадиях движения.

Во-вторых, в быстром точностном движении после достижения максимальной скорости происходит выпуск снаряда, и энергия гасится без взаимодействия с внешними телами. В максимально быстром движении после разгона рабочей части тела в момент реализации точности осуществляется: а) изменение направления движения или его остановка (например, движение маховой ноги барьериста при "сходе" с барьера, удар боксёра с последующим быстрым возвращением в стойку, удары в бесконтактных видах восточных единоборств), б) контакт с внешним телом ("акцентированный" удар боксёра, одиночный удар по клавише клавиатуры). В варианте "а" энергия накапливается с последующей её рекуперацией (при изменении направления движения) или гасится (при остановке) за счёт мышц-антагонистов. При контакте с внешним телом (вариант "б") в момент реализации точности, как видно из приведённых примеров, возможны два пути: 1) приобретённая энергия гасится о внешний предмет, 2) приобретённая энергия гасится за счёт мышц-антагонистов.

Время таких движений с амплитудой до 30 см (а у квалифицированных спортсменов и более) может составлять, по нашим данным (О.Б. Немцев, А.М. Доронин, В.Б. Макаров, 2000), 120 мс и менее (до момента реализации точности). Это говорит о невозможности их центрального управления на большей части траектории.

Наконец, в-третьих, несмотря на то, что максимальные скорости быстрых точностных движений выше, чем максимально быстрых точностных движений[10], нагрузка на опорно-двигательный аппарат при движениях со средней и большой амплитудой во втором случае больше. Это обусловлено тем, что в максимально быстрых точностных движениях до высоких скоростей разгоняются более крупные, чем в быстрых точностных движениях, звенья. Так в броске баскетбольного мяча до указанной скорости разгоняются лишь дистальные части пальцев, имеющие значительно меньшую массу, чем, например, предплечье в максимально быстром точностном движении вверх – вниз на 20 см. Разгон массивных частей тела создаёт значительный импульс, несовместимый с прочностью соответствующих суставов. Это делает затруднительным использование анатомических свойств суставов в граничных положениях, что значительно сказывается на точности движений.

Рассмотрим с изложенных позиций возможную фазовую структуру максимально быстрого точностного движения кинематической цепью из трёх звеньев.

Если в начале движения с большой скоростью звена АВ (рис. 9) звено ВС не будет зафиксировано, то во время движения оно сместится в положение С_1, соответствующее анатомической подвижности сустава, что лишь незначительно изменит расстояние до цели D и не упростит решение точностной задачи.

Далее при остановке или изменении направления движения звена АВ (в конце фазы доставки) двигающееся по инерции звено ВС может
привести к избыточному сгибанию (положение С₂), не соответствующему анатомическому строению сустава В, и разрушить его.

Зафиксировать звено ВС после начала движения звена АВ при времени всего движения 100 – 150 мс сложно. Поэтому такое движение должно начинаться с фиксации звена ВС, контактирующего с целью.

В случае начала максимально быстрого точностного движения с фиксации дистального звена, по положению которого определяется точность, при остановке звена АВ в положении АВ₁ произойдёт некоторое смещение дистального конца звена В₁С₁ в положение В₁С₂ (рис. 10).

Этого смещения не может не произойти по той причине, что фиксация звена ВС во время движения звена АВ обеспечивается упругими тягами мышц-антагонистов, сгибающих и разгибающих звено ВС. Чтобы предотвратить смещение звена ВС во время движения звена АВ активность мышц, находящихся на поверхности, соответствующей направлению движения, должна быть несколько выше, чем их антагонистов. В момент остановки звена АВ, выполняемого за малый промежуток времени, недостаточный для изменения напряжения мышц с поверхности, противоположной движению, создастся ситуация, в которой: 1) звено ВС будет двигаться по инерции в направлении предшествовавшего дви

Величина смещения звена ВС в положение В₁С₂ зависит от упругости мышц антагонистов, поэтому может быть запрограммирована заранее.

В максимально быстрых точностных движениях уровень достигаемой точности ниже, чем в быстрых. Одна из причин этого в том, что движения в фазе реализации во втором случае выполняются из крайних, анатомически обусловленных положений в суставе, что делает их более предсказуемыми по сравнению с движением звена из срединного положения в суставе, фиксированность которого обусловлена силой упругости мышц-антагонистов и зависит от конкретного положения звена (длины мышцы) и степени напряжения мышцы.

Учитывая сказанное, приходим к выводу о том, что одним из возможных способов повышения точности максимально быстрых движений может быть ограничение подвижности сегмента тела в месте реализации точности (изменения направления движения или остановки), если это не противоречит временным задачам и общей структуре движения (например, наклон туловища барьериста вперёд во время "атаки" барьера ограничивает подвижность маховой ноги, что способствует повышению точности начала движения "схода" с барьера).

В том случае, если после реализации точности следует движение в изменённом направлении, то в максимально быстром точностном движении следует дифференцировать также фазу завершения. Движение звена АВ (рис. 10) от цели может начаться ещё до окончания фазы реализации. Это ведёт к возрастанию реактивных (по Н.А. Бернштейну, 1947) сил с его началом и активности фиксации. Осуществление движений в фазе завершения после окончания фазы реализации на точность движения не влияет, но предвосхищение биомеханической ситуации, складывающейся с началом движения проксимального звена от цели, может оказывать значительное влияние на движения в фазах доставки и реализации, а значит, и на точность.

Следует отметить, что в реверсивных максимально быстрых точностных д.д., движения фазы завершения имеют полноправное представительство в двигательной задаче, т.е. решение точностной задачи фазы реализации во многом обусловливает эффективное решение общей двигательной задачи д.д., но не определяет его полностью. В то время как движения фазы завершения в быстрых точностных д.д. носят ярко выраженный подчинённый характер. Программа таких д.д. учитывает эти движения, следующие сразу за фазой реализации, только в том смысле, чтобы не травмировать сустав вследствие продуцирования больших импульсов. Поэтому движения фазы завершения быстрых точностных д.д. не могут оказывать значительного влияния на точность (фаза завершения не обозначена на рис. 6). В медленных же точностных д.д. движения, следующие за фазой реализации, можно скорее рассматривать как механическую часть следующего д.д., чем как движения заключительной фазы.

Фиксация дистального звена в максимально быстром точностном движении начинается с началом фазы доставки, как и в медленном точностном движении, или даже несколько предвосхищает её. Однако в связи с тем, что в начале и конце фазы доставки наиболее выражены силы инерции, активность протекания фиксации в максимально быстром точностном движении иная.

Процесс фиксации дистального звена наглядно иллюстрирует электрическая активность мышц, фиксирующих кисть, при осуществлении реверсивного максимально быстрого точностного движения предплечьем и кистью вверх-вниз на 20 см, начинающаяся ещё до начала движения и предваряющая начало электрической активности основного движителя – двуглавой мышцы плеча (рис. 12).

В заключение раздела отметим, что приведённое разделение точностных движений на быстрые, максимально быстрые и медленные, не исключает большого количества смешанных типов. Так, баскетбольный бросок (характерный пример быстрого точностного движения с типичной фазовой структурой) при повышении требований ко времени его выполнения (например, в связи с противодействием соперника) частично приобретает черты максимально быстрого точностного движения. Однако принятие основных принципиальных положений такого деления позволяет создать логическую базу для исследований особенностей проявления и достижения точности в движениях огромного количества уже существующих и вновь возникающих с изменением условий различных видов деятельности человека двигательных действий. При этом мак

Заключение по главе

Таким образом, в результате применения теоретических и экспериментальных методов исследована фазовая структура точностных движений. На основе анализа биомеханических особенностей быстрых, максимально быстрых и медленных точностных движений показаны общие и принципиально отличные стороны их фазовой структуры, особенностей программирования и осуществления движений различных фаз. Обоснована возможность центрального или периферического управления движениями в различных фазах и зависимость точности от биомеханических условий, а также способы её повышения.

Конкретизирована сущность периферических механизмов регуляции движений в фазе реализации быстрых и максимально быстрых точностных движений: использование ЦНС при программировании точностного движения предсказуемости направления движений в дистальных суставах, обладающих малой подвижностью, а также амплитуды движений звена, фиксированного при помощи одновременной активности мышц-антагонистов. Малая подвижность дистальных суставов значительно уменьшает возможность изменения тяги мышц и связок, что делает также более предсказуемой и изменение скорости в результате рекуперации энергии и упрощает программирование точностных движений. Это позволяет признать принцип организации точностного движения "от центра к периферии" (и в плане управления, и в плане реализации) одним из важнейших принципов построения точностных движений.

Однако приведённые в главе аналитические зависимости возможности достижения заданного уровня точности от условий движения основаны в большей мере на механических особенностях выполнения точностных движений, поэтому являются скорее иллюстрацией проблем, стоящих перед организмом человека при их осуществлении. Но, как уже подчёркивалось, каждое движение человека есть двигательное действие. Наличие в структуре точностного двигательного действия мощной информационной подструктуры может вносить значительные коррективы в протекание реальных точностных движений.

Рассмотрению особенностей протекания реальных точностных движений и в связи с этим оценке направленности процессов и специфики аппарата программирования, как компонента информационной подструктуры точностного двигательного действия, посвящена следующая глава.